外墻保溫隔熱是節能建筑的主要措施之一,而外墻保溫面層的裂縫是保溫建筑的質量通病中的重癥,防裂性是墻體保溫體系要解決的關鍵技術之一,因為一旦保溫層、保護層發生開裂,墻體保溫性能就會發生很大改變,非但滿足不了設計的節能要求,甚至會危及墻體的安全。保溫墻體裂縫的存在,降低了墻體的質量,如整體性、保溫性、耐久性和抗震性能。外保溫體系是非承重復合墻面,其墻面裂縫的危害主要是水的滲透對保溫體系的破壞以及對住戶的感觀上和心理上造成不良影響。由于住宅工程的質量問題,保溫墻體裂縫等涉及的糾紛或官司也越來越多,建筑物的裂縫已成為住戶評判建筑物安全的一個非常直觀敏感的問題和首要的質量要求。因此加強保溫墻體結構研究,特別是保溫墻體的抗裂措施研究,已成為國家行政主管部門以及設計、材料生產、施工和房屋開發商共同關注的課題。 由建設部科技發展促進中心、北京市建筑節能與墻體材料革新辦公室和北京振利高新技術公司共同申請、并經建設部批準的“外墻保溫體系面層裂縫產生原因及其控制技術的研究”的科研項目,自2002年4月正式立項起,對外墻保溫體系面層裂縫產生的原因及其控制技術應該采取的措施,進行了全面深入的研究。課題組針對目前比較常見的外墻保溫體系,不僅從材料和施工兩個方面分析總結了裂縫產生的原因及控制措施,而且還對構造設計因素加以分析,綜合考慮了熱應力、水、風壓、火及地震力的影響。根據研究成果提出的“外保溫隔熱體系抗裂優于內保溫隔熱體系”、“堅持逐層漸變,柔性釋放應力的抗裂技術路線”、“普通水泥砂漿不應作為保溫層的保護層材料”、“外墻保溫體系供應商應對體系材料成套供應”、“無空腔或小空腔構造提高體系穩定性”、“各層材料自身變形性外還應充分考慮材料的相容性及匹配性”等一系列抗裂技術理念及抗裂技術的一些基本原則,其研究成果可為國內各建筑行業管理部門提供管理執法的依據,對推動我國外墻保溫技術的發展起到積極的指導作用。為了將此項技術的研究成果介紹給廣大外保溫從業人員,從即日起,本報將連續登載該課題的研究分析,以饗讀者。 ★(一)裂縫的基本概念 裂縫是固體材料中的某種不連續現象,在學術上屬于結構材料強度理論范疇。通常把裂縫分為微觀裂縫和宏觀裂縫。肉眼可見的裂縫范圍一般以0.05mm為界,小于0.05mm的裂縫稱為微觀裂縫,大于等于0.05mm的裂縫稱為宏觀裂縫。 由于外保溫隔熱體系是非承重復合墻面,其墻面裂縫的危害不在于影響結構安全,主要是對住戶的審美和心理的影響以及由于裂縫存在,有可能對保溫隔熱體系造成破壞(如水的滲透、凍融破壞等)。從水的滲透看,水分子可穿過任何肉眼可見的裂縫,所以從理論上是不允許裂縫的。由于裂縫具有發展性,因此對裂縫的判定和分級應包含時間、裂縫寬度和長度、以及面積發生率。
★(二)外墻保溫裂縫產生的原因分析 外墻保溫隔熱裂縫產生的原因相當復雜,包含構造設計、材料及施工的各個環節。 外墻內保溫隔熱構造設計的缺陷 內保溫隔熱是將保溫隔熱體系置于外墻內側,從而使內、外墻體分處于兩個溫度場,建筑物結構受熱應力的影響而始終處于不穩定的狀態。在相同氣候條件下做內保溫隔熱,不僅比做外保溫隔熱,甚至比不做保溫隔熱時外墻與內部結構墻體的溫差更大,受外界各種作用力的影響更直接。 對冬季采暖、夏季制冷的建筑物,室內溫度隨晝夜和季節的變化幅度通常不大(約為10℃左右),這種溫度變化引起建筑物內墻和樓板的線性變形和體積變化也不大。但是,外墻和屋面受室外溫度和太陽輻射熱的作用而引起的溫度變化幅度較大(晝夜溫差可達20℃~40℃,年溫差可達80℃~100℃)。當室外溫度低于室內溫度時,外墻收縮的幅度比內保溫隔熱體系的速度快,當高于室內氣溫時,外墻膨脹的速度會高于內保溫隔熱體系,這種反復形變使內保溫隔熱體系始終處于一種不穩定的墻體基礎上。根據資料和實測證明,6m開間的混凝土墻面在年溫差80℃的溫差變化條件下約發生4.8mm的形變,這樣的形變應力反復作用不僅使外墻易遭受溫差應力的破壞,也易造成內保溫隔熱體系的空鼓開裂。內保溫隔熱的另一個明顯的缺陷是:結構冷(熱)橋的存在易造成局部溫差過大導致產生結露現象,而結露水的浸漬或凍融極易造成保溫隔熱墻面發霉、開裂。 住戶在裝修時,內保溫隔熱層往往遭到破壞,破壞后自身不易修復。正因為內保溫隔熱固有的缺陷使內保溫隔熱墻體出現裂縫成為普遍現象,而內保溫隔熱裂縫時時刻刻處于
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